1. Principi de funcionament de la fent
La fent opera basant-se en el principi de descàrrega de gas. Quan s'aplica una tensió prou alta entre dos electrodos, el gas entre els electrodos es ionitza, formant un canal conductor, i així es produeix la descàrrega per fent. Aquest procés és similar al fenomen de descàrrega que ocorre entre núvols i terra durant els llamps. La ionització del gas es deu al fet que la intensitat del camp elèctric és suficientment forta per permetre als electrons dels molecules de gas obtenir energia suficient per alliberar-se de l'atzar dels àtoms o molecules, formant electrons lliures i ions. Aquests electrons i ions lliures acceleren sota l'acció del camp elèctric, col·lisionen amb altres molecules de gas, generant més processos d'ionització, i finalment portant a la trencada del gas i la formació de la descàrrega per fent.
Segons la llei de Paschen, la tensió de trencada d'un gas és una funció de la pressió del gas, l'espaiat entre els electrodos i el tipus de gas. Donat un tipus de gas i una pressió específics, hi ha una certa relació entre l'espaiat entre els electrodos i la tensió de trencada. En general, més gran sigui l'espaiat entre els electrodos, més alta serà la tensió de trencada.
2. Mètodes bàsics per determinar la tensió utilitzant la fent
Calibratge del dispositiu de fent
Primer, cal calibrar la fent utilitzant una tensió coneguda. Es pot utilitzar una font de tensió estàndard, com ara un generador de tensió DC o AC d'alta precisió, i connectar-lo als electrodos de la fent. Augmenteu gradualment la tensió fins que es vegi la generació de fent, i registreu el valor de tensió i l'espaiat entre els electrodos en aquest moment. Per exemple, per a una fent amb l'aire com a mitjà, quan l'espaiat entre els electrodos és de 1 mm, la tensió de trencada mesurada amb la font de tensió estàndard és de 3 kV, així s'obté un punt de calibratge.
Canviant l'espaiat entre els electrodos i repetint el procés anterior, es poden obtenir una sèrie de dades de tensió de trencada corresponents a diferents espaiats entre els electrodos, i es pot traçar la corba de relació entre l'espaiat entre els electrodos i la tensió de trencada. Això proporciona una base de calibratge per a la mesura posterior d'una tensió desconeguda.
Mesura de la tensió desconeguda
Quan es determina una tensió desconeguda, connecteu la font de tensió desconeguda al dispositiu de fent calibrat. Augmenteu gradualment la tensió fins que es vegi la descàrrega per fent. Mesureu l'espaiat entre els electrodos en aquest moment, i després, segons la corba de calibratge traçada anteriorment, busqueu el valor de tensió corresponent. Aquest valor de tensió és aproximadament la tensió desconeguda. Per exemple, quan es mesura la tensió d'un pols d'alta tensió, si es veu la generació de fent quan l'espaiat entre els electrodos és de 2 mm, i la tensió corresponent obtinguda de la corba de calibratge és de 6 kV, llavors es determina que la tensió del pols d'alta tensió és aproximadament de 6 kV.
3. Precaucions i fonts d'error
Influència de les condicions del gas: El tipus, la pressió i l'humitat del gas poden tenir un impacte significatiu sobre la tensió de trencada. Per exemple, en un entorn d'alta humitat, l'augment del contingut de vapor d'aigua a l'aire baixarà la tensió de trencada del gas. Per tant, durant el procés de mesura, és necessari mantenir les condicions del gas tan estables com sigui possible. Si és possible, és millor realitzar la mesura sota pressió atmosfèrica estàndard i en un entorn sec, o fer correccions per als canvis en les condicions del gas.
Influència de la forma i la condició de la superfície dels electrodos: La forma (com esfèrica, agulla, placa plana, etc.) i la condició de la superfície (com rugositat, presència de capes d'òxid, etc.) dels electrodos també afectaran la tensió de trencada de la fent. Diferents formes d'electrodos resultaran en una distribució del camp elèctric desigual, canviant així la tensió de trencada. Per exemple, l'estructura d'electrodes agulla-placa té un camp elèctric concentrat a la punta de l'electrode agulla, fent que sigui més propensa a la trencada, i la seva tensió de trencada és relativament baixa. La rugositat i les capes d'òxid a la superfície dels electrodos poden adsorbir molecules de gas o canviar la distribució del camp elèctric. Per tant, durant el procés de mesura, és necessari assegurar la coherència de la forma i la condició de la superfície dels electrodos, o tenir en compte aquests factors i fer correccions.
Limitacions de la precisió de la mesura: Mesurar la tensió utilitzant una fent és un mètode relativament tosco, i la seva precisió està limitada per múltiples factors. A més de les condicions del gas i els factors dels electrodos mencionats anteriorment, la descàrrega per fent en si mateixa és un procés instantani i en certa manera aleatori que és difícil de controlar i mesurar de manera precisa. A més, en situacions d'alta tensió, poden produir-se múltiples descàrregues o arcs contínus, que també afectaran la precisió dels resultats de la mesura. Per tant, aquest mètode s'utilitza normalment per a una estimació tosca de la tensió en lloc de per a mesures de tensió d'alta precisió.
